23. September 2015

Dampf un­ter der Hau­be: Eis­mus­ter auf Ko­met Chu­ryu­mov-Ge­r­asi­men­ko las­sen tief bli­cken

Gas- und Staubströ­me am "Nacken" von Chu­ryu­mov-Ge­r­asi­men­ko
Bild 1/4, Credit: ESA/Rosetta/NAVCAM - CC BY-SA IGO 3.0.

Gas- und Staubströme am "Nacken" von Churyumov-Gerasimenko

Seit ih­rer An­kunft be­ob­ach­tet die Ko­me­ten­son­de Ro­set­ta die "Jets" aus Gas und Staub. Vor al­lem im "Nacken" des Ko­me­ten ha­ben zahl­rei­che Gas­aus­brü­che ih­ren Ur­sprungs­ort. Mit den Mes­sun­gen des Spek­tro­me­ters VIR­TIS auf Ro­set­ta ist es jetzt ge­lun­gen, ei­nen Tag-und-Nacht-Zy­klus der Ko­me­ten­ak­ti­vi­tät zu er­ken­nen und ei­nen Me­cha­nis­mus zu iden­ti­fi­zie­ren, der da­für ver­ant­wort­lich ist.
VIR­TIS-Auf­nah­men mit Kar­ten zur Eis- und Tem­pe­ra­tur­ver­tei­lung
Bild 2/4, Credit: ESA/Rosetta/VIRTIS-Team.

VIRTIS-Aufnahmen mit Karten zur Eis- und Temperaturverteilung

Mess­rei­hen des Spek­tro­me­ters VIR­TIS vom 12., 13. und 14. Sep­tem­ber 2014 (lin­ke Spal­te) im sicht­ba­ren Licht und na­hen In­fra­rot zei­gen, wie die Ko­me­ten­ak­ti­vi­tät von der Tem­pe­ra­tur di­rekt un­ter der Ober­flä­che des Ko­me­ten ab­hän­gig ist. Wei­ße und hell­blaue Farb­tö­ne (mitt­le­re Rei­he) zei­gen die höchs­ten Eis­kon­zen­tra­tio­nen an (1-5 Pro­zent und hö­her), dunk­les Blau die nied­rigs­ten (0-1 Pro­zent). In der rech­ten Spal­te sind die für das Ge­biet er­mit­tel­ten Tem­pe­ra­tu­ren ab­zu­le­sen, die et­wa zwi­schen -130 Grad Cel­si­us und -60 Grad Cel­si­us la­gen.
Zy­klus von Ver­damp­fen und Ge­frie­ren
Bild 3/4, Credit: ESA/Rosetta/VIRTIS/INAF-IAPS/OBS DE PARIS-LESIA/DLR; M.C. De Sanctis et al (2015).

Zyklus von Verdampfen und Gefrieren

Die Quel­len und Me­cha­nis­men der Ak­ti­vi­tät von Ko­me­ten wa­ren bis­her nicht ge­nau be­kannt. Mes­sun­gen mit dem Spek­tro­me­ter VIR­TIS an Bord von Ro­set­ta konn­ten nun zei­gen, dass zu be­stimm­ten Ta­ges­zei­ten Was­ser­dampf aus dem Ko­me­ten­in­ne­ren an die Ober­flä­che strömt, an­schlie­ßend im Schat­ten oder der Käl­te der dar­auf­fol­gen­den Nacht wie­der di­rekt an der Ober­flä­che ge­friert und am nächs­ten Tag er­neut ver­dampft, um schließ­lich ins Welt­all zu ent­wei­chen.
VIRTIS – Visible and Infrared Thermal Imaging Spectrometer
VIR­TIS – Vi­si­ble and In­fra­red Ther­mal Ima­ging Spec­tro­me­ter
Bild 4/4, Credit: ESA – J. HUART.

VIRTIS – Visible and Infrared Thermal Imaging Spectrometer

Mit dem Ex­pe­ri­ment VIR­TIS auf dem Ro­set­ta-Or­bi­ter wer­den in den Wel­len­län­gen des sicht­ba­ren Lichts und im na­hen In­fra­rot die Tem­pe­ra­tur, die che­mi­sche und mi­ne­ra­lo­gi­sche Zu­sam­men­set­zung so wie die räum­li­che Ver­tei­lung der ge­fun­de­nen Ele­men­te und Mo­le­kü­le des Ko­me­ten­kerns und der Ko­ma ge­mes­sen.

Kometen sind imposante Erscheinungen am Nachthimmel. Auf ihrer Bahn ins Innere des Sonnensystems erwärmen sich ihre eisigen Kerne und setzen Gas und Staub frei. Die ausströmenden Gase, allen voran Wasserdampf, die auch die Staubpartikel mitreißen können, bilden eine Koma und einen Kometenschweif. Die Raumsonde Rosetta konnte bereits im September 2014 die frühe Aktivität des Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko untersuchen. Lokale Gas- und Staub-Fontänen wurden damals von täglich wiederkehrenden Wassereismustern am "Nacken" des Kometen begleitet. Das zeigen jetzt ausgewertete Beobachtungen des Instruments VIRTIS (Visible and Infrared Thermal Imaging Spectrometer).

"Wie und wo genau die Quellen der kometaren Aktivität entstehen, war bisher ein weitgehend ungelöstes Rätsel der Kometenforschung", sagt Dr. Gabriele Arnold vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), die die deutschen wissenschaftlichen Beiträge zum Instrument VIRTIS leitet. Mit der Entdeckung der Eismuster ließ sich nun nachweisen, dass zu bestimmten Tageszeiten Wasserdampf aus dem Kometeninneren an die Oberfläche strömt, anschließend im Schatten gefriert und bei Sonnenlicht erneut verdampft, um endgültig in den Weltraum zu entweichen. Das internationale VIRTIS-Forscherteam berichtet über die Entdeckung in der aktuellen Ausgabe des Fachmagazins Nature.

Wasserdampf wandert durch poröses Kometenmaterial

"Wir sehen bei Churyumov-Gerasimenko ein außergewöhnlich dunkles Objekt, dessen Oberfläche weitgehend eisfrei ist", erläutert Dr. Gabriele Arnold. "Trotzdem ist der Komet voller Aktivität, die Wasser und andere flüchtige Bestandteile aus dem reichhaltigen inneren Reservoir nach außen frei setzt", so die Wissenschaftlerin vom DLR-Institut für Planetenforschung in Berlin. Schnell wurden die Forscher auf die Eismuster aufmerksam, die dem Tag-Nacht-Rhythmus folgen. Sobald ein Wasserdampf speiender Ort auf der Oberfläche im Laufe der Kometenrotation abgeschattet war, bildete sich das Eis. Daraus schlussfolgerten die Wissenschaftler, dass Wasserdampf in den eisreichen Untergrundschichten entstehen muss, wo die Temperaturen nach dem unmittelbaren Sonnenuntergang noch höher sind, als an der Oberfläche. Von dort bahnt sich der Wasserdampf durch das ausreichend poröse Kometenmaterial seinen Weg zur Oberfläche und kondensiert. Die Wasserdampfkondensation aus der umgebenden Gashülle, genannt Koma, reicht nicht aus, um das Eis an der Oberfläche zu erklären. Dieser Prozess wird erst in größerer Nähe zur Sonne effektiv. "Die Untersuchungen von VIRTIS entschlüsseln somit erstmals einen der möglichen Mechanismen, der die lokale Aktivität des Kometen antreibt", unterstreicht Arnold.

Auch die Kometen 9P/Tempel 1 und 103P/Hartley 2 zeigten lokale Wassereiserscheinungen, die sich mit einem ähnlichen Tag-Nacht-Zyklus erklären lassen. Die Wissenschaftler gehen deshalb davon aus, dass es sich bei ihrer Entdeckung, um einen Prozess handelt, der auch auf anderen Kometen anzutreffen ist.

Die Mission

Die Raumsonde Rosetta erreichte den Kometen Churyumov-Gerasimenko im August 2014 und beobachtete seitdem die zunehmende Aktivität des Kometen. Am 13. August 2015 erreichte dieser seine größte Annäherung an die Sonne. Sechseinhalb Jahre benötigt 67P für einen Sonnenumlauf und bewegt sich nun langsam wieder in Richtung des äußeren Sonnensystems.
Rosetta ist eine Mission der ESA mit Beiträgen von ihren Mitgliedsstaaten und der der NASA. Rosettas Lander Philae setzte am 12. November 2014 auf dem Kometen auf und wird von einem Konsortium unter der Leitung von DLR, MPS, CNES und ASI beigesteuert.

VIRTIS (Visible, InfraRed and Thermal Imaging Spectrometer) ist das visuell-infrarote Spektrometer an Bord der ESA-Sonde Rosetta. Es liefert Informationen zur Zusammensetzung des Kometenkerns und über die Verteilung des Materials an der Oberfläche sowie der Gase und Moleküle in der Koma. VIRTIS wurde von einem Konsortium unter der wissenschaftlichen Leitung des Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali of INAF in Rom (Italien) gebaut, das auch den wissenschaftlichen Betrieb leitet. Zum Konsortium gehören das Laboratoire d’Études Spatiales et d’Instrumentation en Astrophysique of the Observatoire in Paris (Frankreich) und das Institut für Planetenforschung des DLR (Deutschland). Die Entwicklung des Instruments wurde gefördert und koordiniert durch die nationalen Raumfahrtagenturen: Agenzia Spaziale Italiana (ASI, Italien), Centre National d’Études Spatiales (CNES, Frankreich) und des Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR, Deutschland). Die Unterstützung durch das Rosetta Science Operations Centre und das Rosetta Mission Operations Centre wird dankend gewürdigt. Die kalibrierten VIRTIS-Daten sind über die ESA Planetary Science Archive Webseite erhältlich: ESA - Cos­mos

Kontakt
  • Falk Dambowsky
    Pres­se­re­dak­ti­on
    Deut­sches Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR)

    Me­dia|Re­la­ti­ons
    Telefon: +49 2203 601-3959
    Linder Höhe
    51147 Köln
    Kontaktieren
  • Dr. Gabriele Arnold
    Deut­sches Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR)
    In­sti­tut für Pla­ne­ten­for­schung
    Telefon: +49 30 67055-370
    Rutherfordstraße 2
    12489 Berlin
    Kontaktieren
  • Dr. Ekkehard Kührt
    Deut­sches Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR)
    In­sti­tut für Pla­ne­ten­for­schung
    Telefon: +49 30 67055-514
    Fax: +49 30 67055-340
    Rutherfordstraße 2
    12489 Berlin
    Kontaktieren
  • Dr. Stefano Mottola

    In­sti­tut für Pla­ne­ten­for­schung
    Telefon: +49 30 67055-335
    Kontaktieren
Bilder zum Thema
Neueste Nachrichten

Cookies erleichtern die Bereitstellung unserer Dienste. Mit der Nutzung unserer Dienste erklären Sie sich damit einverstanden, dass wir Cookies verwenden. Weitere Informationen zum Datenschutz erhalten Sie über den folgenden Link: Datenschutz

Hauptmenü